为了解决传统CBE的精准性问题 , 该研究发现在Td-CBE的基础上去除linker序列并在TadA-8e-N46L的基础上引入P29A(eTd-CBEa)或A48M(eTd-CBEm)可保留较高的C到T编辑活性 , 并且显著缩小编辑窗口到sgRNA的第5或第6位 , 与基于APOBEC1来源的窄窗口BE4max-YEE相比 , eTd-CBEs变体的精确度最高提升了131.4倍 , 且仅诱导背景水平的indels事件(图2) 。
图2:Td-CBEs的优化及特性评价
通过Cas9依赖性的脱靶位点、Cas9非依赖性脱靶的R-loop检测和项目组前期开发的最灵敏的Detect-seq以及RNA脱靶的转录组分析 , 令人兴奋的是 , Td-CGBE/Td-CBEs变体几乎不引起随机的DNA和RNA脱靶编辑(图3) , 展示出了极高的应用安全性 。
此外 , Td-CGBE在小鼠胚胎中展示出极高的体内编辑活性和精度 。 在所有的F0代小鼠中 , Td-CGBE可以高效编辑靶位点的C5位碱基(20/21只) , 其中67%的小鼠产生C到G的编辑 , 最高效率达到84.9% , 相对于APOBEC1来源的CGBE有更高的效率且诱导极低的indels 。
最后 , 为了无偏见地分析eTd-CBEs的精准编辑特性 , 该研究采用含有8954条sgRNA与靶点配对的文库进行编辑窗口的分析 , 发现eTd-CBEm非常精准且无序列偏好地主要编辑C5位碱基 , 证明其广泛地精准编辑特性(图4) 。 由于其无编辑序列偏好 , 因此将来还可以与识别不同PAM的Cas蛋白变体融合 , 进一步扩大靶向范围 。
图3:Cas9非依赖DNA脱靶、detect-seq和RNA脱靶评价
图4:Td-BEs变体纠正人类致病性的SNVs及靶向文库分析无偏见的评价eTd-CBEs编辑特性
总的来说 , 该研究创造性地通过蛋白改造 , 将以腺嘌呤为底物的脱氨酶TadA-8e改造成为仅以胞嘧啶为底物的非天然的胞嘧啶脱氨酶 , 并构建了第一个不依赖AID/APOBEC 脱氨酶家族的新型CGBE/CBE系列碱基编辑器-Td-CGBE/Td-CBEs , 表现出与BE4max系列编辑器相当的编辑效率 , 而编辑窗口更加精准 , 脱靶率极低(接近背景水平) 。
该研究一方面为深入理解TadA-8e的结构和工作原理从而开发新的碱基编辑技术提供了新思路 , 更为重要的是有望极大提高将来临床应用的安全性 。 碱基编辑器的优化升级及安全性的完善为人类遗传疾病的基因治疗带来希望 。
天大科研团队研发超强人工蚕丝
日前 , 天津大学生命科学学院林志教授团队提出超强人造蚕丝制备新方法 , 第一次将廉价的普通蚕丝转换成具有超高强度的人造蚕丝 。
天然蜘蛛丝具有优异的机械性能 , 是自然界已知韧性最强的天然纤维 , 在力学强度和韧性上都具有十分明显的优势 , 有着广阔应用前景 。 然而蜘蛛有着同类相食的习性 , 且蜘蛛个体产生的蜘蛛网量也少 , 难以从天然蜘蛛中取得大批量蛛丝 。 为此 , 在过去数十年里 , 世界各地的科学家门都在探索寻求能开发一种易于生产且像蛛丝一样坚韧、轻便、可生物降解的纤维 , 或是能否将蛛丝的性能“移花积木”到蚕丝上?
超强人工蚕丝与不同天然微丝的性能比较
蚕丝中的蛋白质成分一旦受到太大的破坏 , 那就很难将再其重新纺织成高性能的产品 。 因此 , 林志教授团队使用了一种在较低温度下通过木瓜酶(RSF-Pa)或SDS和Na2CO3(RSF-SN)辅助溶解蚕丝外部粘层的更温和的方法 , 这种情况下 , 得到的丝线脱胶率均在28%左右 , 并且内部蛋白分子量仍较大(> 350 kDa) , 一定程度上保障了其机械性能 。
RSF-SN、RSF-Pa和脱胶天然蚕丝纤维的模型示意图
通过上述处理后 , 研究者们将RSF-SN和RSF-Pa浸入溴化锂溶液中进行复性后 , 发现丝线可以高效组装成水化动力半径为20~30和200~300 nm的大型复合物 , 并通过圆二色谱及刚果红染色实验协同证实这些蛋白之间形成了成β-堆积结构 。 但是RSF-SN和RSF-Pa的这一特性也使得它们在纯水中易于形成凝胶 , 因此研究者将所得丝线冻干后分散于六氟异丙二醇(HFIP)中 , 用于人工纺丝 。